Kredit gambar: NASA
Bukti-bukti menunjukkan bahwa Europa, salah satu bulan Jupiter, memiliki lautan air yang ditutupi oleh selembar es. Para ilmuwan sekarang berspekulasi tentang seberapa tebal es itu dengan mengukur ukuran dan kedalaman 65 kawah tumbukan di permukaan bulan - dari apa yang mereka tahu, jaraknya 19 km. Ketebalan es Europa akan berdampak pada kemungkinan menemukan kehidupan di sana: terlalu tebal dan sinar matahari akan kesulitan mencapai organisme fotosintesis.
Pemetaan terperinci dan pengukuran kawah tumbukan pada satelit besar milik Jupiter, yang dilaporkan dalam jurnal Nature, edisi 23 Mei 2002, mengungkapkan bahwa cangkang es mengambang Eropa mungkin setebal setidaknya 19 kilometer. Pengukuran ini, oleh Staf Ilmuwan dan ahli geologi Dr. Paul Schenk, di Lunar and Planetary Institute Houston, menunjukkan bahwa para ilmuwan dan insinyur harus mengembangkan cara-cara baru dan pintar mencari kehidupan di dunia beku dengan interior yang hangat.
Debat Pizza Europa Besar: "Kerak Tipis atau Kerak Tebal?"
Bukti geologis dan geofisika dari Galileo mendukung gagasan bahwa samudra air cair ada di bawah permukaan es Eropa. Perdebatan sekarang berpusat pada seberapa tebal cangkang es ini. Sebuah lautan bisa meleleh melalui lapisan es tipis hanya setebal beberapa kilometer yang memperlihatkan air dan apa pun yang berenang di dalamnya ke sinar matahari (dan radiasi). Cangkang es tipis bisa meleleh, memaparkan laut ke permukaan, dan memberikan akses mudah bagi organisme fotosintesis terhadap sinar matahari. Cangkang es tebal yang tebalnya puluhan kilometer akan sangat tidak mungkin untuk meleleh.
Mengapa ketebalan lapisan es Europa penting?
Ketebalan adalah ukuran tidak langsung dari berapa banyak pemanasan pasang surut yang didapat Europa. Pemanasan pasang surut penting untuk memperkirakan berapa banyak air cair di Europa dan apakah ada vulkanisme di dasar laut Europa tetapi harus diturunkan; itu tidak bisa diukur. Perkiraan baru ketebalan 19 kilometer ini konsisten dengan beberapa model untuk pemanasan pasang surut, tetapi membutuhkan banyak studi tambahan.
Ketebalan ini penting karena ia mengontrol bagaimana dan di mana bahan biologis penting di laut Europa dapat bergerak ke permukaan, atau kembali ke laut. Sinar matahari tidak dapat menembus lebih dari beberapa meter ke dalam lapisan es, sehingga organisme fotosintesis membutuhkan akses mudah ke permukaan Europa untuk bertahan hidup. Lebih lanjut tentang hal ini nanti.
Ketebalan juga pada akhirnya akan menentukan bagaimana kita dapat menjelajahi lautan Europa dan mencari bukti kehidupan atau kimia organik apa pun di Europa. Kita tidak dapat mengebor atau mencicipi samudera secara langsung melalui lapisan tebal seperti itu dan harus mengembangkan cara-cara cerdas untuk mencari bahan samudera yang mungkin telah terpapar di permukaan.
Bagaimana cara kami memperkirakan ketebalan tempurung es Europa?
Studi tentang kawah tumbukan pada satelit Galilea es yang besar di Europa didasarkan pada perbandingan topografi dan morfologi kawah tumbukan di Eropa dengan yang ada di satelit saudara es Ganymede dan Callisto. Lebih dari 240 kawah, 65 di antaranya di Europa, telah diukur oleh Dr. Schenk menggunakan stereo dan analisis topografi gambar yang diperoleh dari NASA's Voyager dan wahana Galileo. Galileo saat ini sedang mengorbit Jupiter dan menuju terjun terakhirnya ke Jupiter pada akhir 2003. Meskipun Ganymede dan Callisto diyakini memiliki lautan air cair di dalamnya, mereka juga disimpulkan agak dalam (sekitar 100-200 kilometer). Ini berarti bahwa sebagian besar kawah tidak akan terpengaruh oleh lautan dan dapat digunakan untuk perbandingan dengan Europa, di mana kedalaman ke lautan tidak pasti tetapi cenderung jauh lebih dangkal.
Perkiraan ketebalan tempurung es Eropa didasarkan pada dua pengamatan utama. Yang pertama adalah bahwa bentuk kawah besar Europa berbeda secara signifikan dari kawah berukuran serupa di Ganymede dan Callisto. Pengukuran Dr. Schenk menunjukkan bahwa kawah yang lebarnya lebih dari 8 kilometer pada dasarnya berbeda dari yang ada di Ganymede atau Callisto. Ini karena kehangatan dari bagian bawah cangkang es. Kekuatan es sangat sensitif terhadap suhu dan es hangat lembut dan mengalir agak cepat (pikirkan gletser).
Pengamatan kedua adalah bahwa morfologi dan bentuk kawah di Europa berubah secara dramatis karena diameter kawah melebihi ~ 30 kilometer. Kawah yang lebih kecil dari 30 kilometer memiliki kedalaman beberapa ratus meter dan memiliki pelek yang dapat dikenali dan pengangkatan pusat (ini adalah fitur standar dari kawah tumbukan). Pwyll, kawah sepanjang 27 kilometer, adalah salah satu yang terbesar dari kawah ini.
Kawah di Europa yang lebih besar dari 30 kilometer, di sisi lain, tidak memiliki pelek atau terangkat dan memiliki ekspresi topografi yang dapat diabaikan. Sebaliknya mereka dikelilingi oleh set palung konsentris dan punggung bukit. Perubahan morfologi dan topografi ini mengindikasikan perubahan mendasar pada sifat-sifat lapisan es Eropa. Perubahan paling logis adalah dari padat menjadi cair. Cincin konsentris di kawah Europan besar mungkin disebabkan oleh runtuhnya lantai kawah. Ketika lubang kawah yang dalam awalnya runtuh, bahan yang mendasari kerak es bergegas untuk mengisi kekosongan. Bahan inrushing ini menyeret kerak atasnya, memecahnya dan membentuk cincin konsentris yang diamati.
Dari mana nilai 19 hingga 25 kilometer itu berasal?
Kawah tumbukan yang lebih besar menembus lebih dalam ke dalam kerak planet dan peka terhadap sifat-sifat pada kedalaman tersebut. Europa tidak terkecuali. Kuncinya adalah perubahan radikal dalam morfologi dan bentuk pada ~ 30 kilometer diameter kawah. Untuk menggunakan ini, kita harus memperkirakan seberapa besar kawah asli itu dan seberapa dangkal lapisan cair harus sebelum dapat mempengaruhi bentuk akhir dari kawah dampak. Ini berasal dari perhitungan numerik dan percobaan laboratorium ke dalam mekanika benturan. Ini model kawah runtuh? kemudian digunakan untuk mengubah diameter transisi yang diamati menjadi ketebalan untuk lapisan tersebut. Karenanya, kawah selebar 30 kilometer merasakan atau mendeteksi lapisan sedalam 19-25 kilometer.
Seberapa yakin estimasi ketebalan tempurung es Europa ini?
Ada beberapa ketidakpastian dalam ketebalan yang tepat menggunakan teknik ini. Ini sebagian besar disebabkan oleh ketidakpastian dalam rincian mekanika kawah dampak, yang sangat sulit untuk ditiru di laboratorium. Namun, ketidakpastiannya mungkin hanya antara 10 dan 20%, jadi kita dapat yakin bahwa lapisan es Europa tidak setebal beberapa kilometer.
Mungkinkah cangkang es lebih tipis di masa lalu?
Ada bukti dalam topografi kawah bahwa ketebalan es di Ganymede telah berubah seiring waktu, dan hal yang sama mungkin berlaku untuk Europa. Perkiraan untuk ketebalan lapisan es 19 hingga 25 kilometer relevan dengan permukaan es yang sekarang kita lihat di Europa. Permukaan ini diperkirakan sekitar 30 hingga 50 juta tahun atau lebih. Sebagian besar material permukaan yang lebih tua dari ini telah dihancurkan oleh tektonisme dan pelapisan ulang. Kerak es yang lebih tua ini bisa lebih tipis dari kerak saat ini, tetapi saat ini kami tidak memiliki cara untuk mengetahui.
Bisakah kulit es di Europa memiliki bintik-bintik tipis sekarang?
Kawah tumbukan yang dipelajari Dr. Schenk tersebar di permukaan Europa. Ini menunjukkan bahwa cangkang es itu tebal di mana-mana. Mungkin ada area lokal di mana cangkang tipis karena aliran panas yang lebih tinggi. Tetapi es di dasar cangkang sangat hangat dan seperti yang kita lihat di gletser di Bumi, es hangat mengalir cukup cepat. Akibatnya, ada? Lubang? di kulit es Europa akan diisi dengan cepat oleh es yang mengalir.
Apakah cangkang es tebal berarti tidak ada kehidupan di Europa?
Tidak! Mengingat betapa sedikitnya yang kita ketahui tentang asal-usul kehidupan dan kondisi di dalam Europa, kehidupan masih masuk akal. Kemungkinan adanya air di bawah es adalah salah satu bahan utama. Cangkang es tebal membuat fotosintesis sangat tidak mungkin terjadi di Europa. Organisme tidak akan memiliki akses cepat atau mudah ke permukaan. Jika organisme di dalam Europa dapat bertahan hidup tanpa sinar matahari, maka ketebalan cangkang hanya penting sekunder. Lagi pula, organisme bekerja cukup baik di dasar lautan Bumi dengan cukup baik tanpa sinar matahari, bertahan hidup dengan energi kimia. Ini bisa benar di Europa jika organisme hidup berasal dari lingkungan ini.
Kemudian juga, cangkang es Europa bisa jadi jauh lebih tipis di masa lalu yang jauh, atau mungkin itu tidak ada di beberapa titik dan lautan terbuka ke ruang angkasa. Jika itu benar, maka berbagai organisme dapat berevolusi, tergantung pada kimia dan waktu. Jika lautan mulai membeku, organisme yang masih hidup kemudian dapat berevolusi ke lingkungan apa pun yang memungkinkan mereka untuk bertahan hidup, seperti gunung berapi di dasar laut (jika gunung berapi terbentuk sama sekali).
Bisakah kita menjelajah seumur hidup di Europa jika lapisan esnya tebal?
Jika kerak memang setebal ini, maka mengebor atau melelehkan es dengan robot yang tertambat akan menjadi tidak praktis! Meskipun demikian, kami dapat mencari kimia laut organik atau kehidupan di lokasi lain. Tantangannya adalah bagi kita untuk menyusun strategi cerdas untuk menjelajahi Europa yang tidak akan mencemari apa yang belum ditemukan. Prospek lapisan es yang tebal membatasi jumlah lokasi di mana kita mungkin menemukan bahan samudera yang terbuka. Kemungkinan besar, bahan lautan harus tertanam sebagai gelembung kecil atau kantong atau sebagai lapisan di dalam es yang telah dibawa ke permukaan dengan cara geologis lainnya. Tiga proses geologis dapat melakukan ini:
1. Impact craters menggali material kerak dari kedalaman dan mengeluarkannya ke permukaan, di mana kita bisa mengambilnya (50 tahun yang lalu kita bisa mengambil pecahan meteorit besi di sisi-sisi Kawah Meteor di Arizona, tetapi sebagian besar telah ditemukan sekarang ). Sayangnya, kawah terbesar yang diketahui di Europa, Tirus, menggali material dari kedalaman hanya 3 kilometer, tidak cukup dalam untuk mendekati lautan (karena geometri dan mekanika, kawah menggali dari bagian atas kawah, bukan yang lebih rendah). Jika suatu kantong atau lapisan bahan samudera dibekukan ke dalam kerak pada kedalaman yang dangkal, itu dapat disampel oleh kawah tumbukan. Memang, lantai Tirus memiliki warna yang sedikit lebih oranye daripada kerak aslinya. Namun, sekitar setengah dari Europa terlihat baik oleh Galileo, sehingga kawah yang lebih besar mungkin ada di sisi yang kurang terlihat. Kami harus kembali untuk mencari tahu.
2. Ada bukti kuat bahwa cangkang es Europa agak tidak stabil dan telah (atau) meyakinkan. Ini berarti bahwa gumpalan bahan kerak yang dalam naik ke atas ke permukaan di mana mereka kadang-kadang terkena sebagai kubah beberapa kilometer lebar (bayangkan Lampu Lava, kecuali bahwa gumpalan adalah bahan padat lunak seperti Silly Putty). Bahan samudera apa pun yang tertanam di dalam kerak yang lebih rendah dapat terpapar ke permukaan. Proses ini bisa memakan waktu ribuan tahun, dan paparan radiasi mematikan Jupiter tidak ramah untuk sedikitnya! Tapi setidaknya kita bisa menyelidiki dan mencicipi apa yang tertinggal.
3. Pelapisan ulang area luas permukaan Europa di mana cangkang es telah benar-benar menembus dan membelah. Area-area ini tidak kosong tetapi telah diisi dengan material baru dari bawah. Daerah-daerah ini tampaknya tidak dibanjiri oleh material laut, melainkan oleh es hangat yang lembut dari dasar kerak bumi. Meskipun demikian, sangat mungkin bahwa bahan samudera dapat ditemukan dalam bahan kerak baru ini.
Pemahaman kami tentang permukaan dan sejarah Europa masih sangat terbatas. Proses yang tidak diketahui bisa terjadi yang membawa material laut ke permukaan, tetapi hanya kembali ke Eropa yang akan mengatakan.
Apa selanjutnya untuk Europa?
Dengan pembatalan usulan Europa Orbiter baru-baru ini karena kelebihan biaya, ini adalah saat yang tepat untuk menguji kembali strategi kami untuk menjelajahi lautan Europa. Kapal selam yang ditambatkan dan probe pengeboran yang dalam agak tidak praktis dalam kerak yang dalam, namun pendarat permukaan bisa menjadi sangat penting. Sebelum kita mengirim pendarat ke permukaan, kita harus mengirim misi pengintaian, baik di orbit Jupiter atau Eropa, untuk mencari eksposur material laut dan bintik-bintik tipis di kerak bumi, dan untuk mencari lokasi pendaratan terbaik. Misi semacam itu akan memanfaatkan kemampuan pemetaan inframerah yang jauh lebih baik untuk identifikasi mineral (setelah semua, instrumen Galileo berusia hampir 25 tahun). Instrumen stereo dan laser akan digunakan untuk pemetaan topografi. Bersama dengan studi gravitasi, data ini dapat digunakan untuk mencari daerah kerak es yang relatif tipis. Akhirnya, Galileo mengamati kurang dari separuh Europa pada resolusi yang cukup untuk pemetaan, termasuk kawah dampak. Kawah di belahan bumi yang kurang terlihat ini, misalnya, dapat menunjukkan apakah lapisan es Europa lebih tipis di masa lalu.
Pendarat untuk Europa?
Seorang pendarat dengan seismometer dapat mendengarkan gempa-gempa europa yang dihasilkan oleh kekuatan pasang surut harian yang diberikan oleh Jupiter dan Io. Gelombang seismik dapat digunakan untuk secara tepat memetakan kedalaman ke dasar cangkang es, dan mungkin juga ke dasar lautan. Analisis kimia di kapal kemudian akan mencari molekul organik atau pelacak biologis lainnya dan berpotensi menentukan kimia laut, salah satu indikator fundamental prospek Europa sebagai "dihuni"? planet. Pendarat seperti itu mungkin perlu mengebor beberapa meter untuk melewati zona kerusakan radiasi di permukaan. Hanya setelah misi ini berlangsung maka kita dapat memulai eksplorasi sebenarnya dari bulan seukuran planet yang menggiurkan ini. Mengutip Monty Python, "Belum mati !?"
Sumber Asli: Rilis Berita USRA
